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jean-philippe muller
Le réseau GSM
Physique appliquée
Le réseau GSM

jean-philippe muller
Le réseau GSM
Sommaire
1- La cellule et sa station de base
2- La structure du réseau GSM
3- Les équipements du réseau GSM
4- Les fréquences de travail
5- La répartition des fréquences
6- La voie balise et la voie de trafic
7- Les émissions dans la bande GSM descendante
8- Les émissions dans la bande GSM montante
9- Le multiplexage temporel
10- Détection de l’activité d’émission du mobile
11- Contrôle par la base de la puissance d’émission
12- Contrôle par la base du début d’émission
13- La détection du changement de cellule
14- Les différents types de signaux échangés
15- La structure du burst
16- La transmission de données et le GSM
17- Les équipements du réseau GPRS
18- L’attribution des canaux
19- La protection des données
20- Exemples de mobiles GPRS
21- L’avenir du réseau GSM
22- Les antennes intelligentes
23- Le principe du standard UMTS
24- Le spectre dans le standard UMTS

jean-philippe muller
Le réseau GSM
1- La cellule et sa station de base
Dans un réseau GSM, le territoire est découpé en petites zones appelées cellules :
chaque cellule est équipée d’une station de base ou BTS (Base Transmitter Station) munie de ses antennes installées sur un point
haut ( château d’eau, clocher d’église, immeuble ...), la puissance d’émission allant de 2,5 W à 320 W .
les cellules sont dessinées hexagonales mais la portée réelle des stations dépend de la configuration du territoire arrosé et du
diagramme de rayonnement des antennes d'émission. Dans la pratique, les cellules se recouvrent donc partiellement.
dans une cellule GSM typique (macrocellule) , les mobiles peuvent être situés jusqu’à 35
km de la station de base pour le GSM et 2 km (minicellule) pour le DCS (puissance plus
faible, atténuation plus importante avec la distance).
la taille limitée des cellules permet de limiter la puissance d’émission nécessaire pour la
liaison et donc augmenter l’autonomie des mobiles
pour les piétons qui évoluent moins vite qu'une voiture, on ajoute des sous-stations de
petites dimensions sur un site peu élevé et sur les murs des immeubles.
Antenne de microcellule
2 antennes par
secteur
base
faisceau
hertzien
Station de base

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Le réseau GSM
2- La structure du réseau GSM
le mobile transmet par radio la communication vers la station de base de sa cellule
elle est acheminée par câble ou fibre optique vers la station de base du correspondant (ou vers son téléphone fixe)
cette station de base transmet finalement la conversation par radio au correspondant
la conversation ne passe jamais directement d’un mobile GSM à l’autre mobile
Si on se déplace, il arrive qu’on sorte d’une cellule
pour entrer dans la cellule voisine.
Il faut alors changer de base tout en maintenant la
communication : c'est le handover ou transfert
intercellulaire :
le téléphone GSM mesure en permanence la force
du signal radio reçu de la base et écoute aussi
régulièrement les bases des cellules voisines
lorsqu’il constate qu’il reçoit mieux une autre
station de base, il en informe sa base
la base décide alors de passer le relais à la base
voisine et met en œuvre la procédure de handover
antenne
station de base
installation
d’antenne
faisceau hertzien
mobile GSM
contrôleur de
station de base
contrôleur de
station de base
BS : station de base
appelée aussi
BTS : base transmitter
station

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3- Les équipements du réseau GSM
Le réseau est constitué des équipements suivants :
les stations de transmission de base BTS qui assurent les communications avec les mobiles dans chaque cellule
le contrôleur de stations de base BSC (Base Station Controller) qui gère entre 20 et 30 BTS et possède son registre d’abonnés visiteurs VLR
stockant les informations sur les abonnés présents dans les cellules gérées
le commutateur de services mobiles MSC qui aiguille les conversations vers la MSC du correspondant ou vers d’autres réseaux (téléphonique,
Internet, Numéris …) à travers des interfaces appropriées
le registre des abonnés nominaux ou HLR (Home Local Register), base de données utilisée pour la gestion des abonnés mobiles et contenant
les informations sur les abonnés et sur leur localisation
MSC
BSC
interfaces
BTS
réseaux d’entreprise
LAN
Modem
Numéris
Modem
PSTN : réseau
téléphonique
communté
Internet
HLR
VLR
IMEI
IMSI
contrôleur de
station de base
Le téléphone GSM ou station mobile est
caractérisé par deux identités :
le numéro d'équipement IMEI
(International Mobile Equipment ldentity)
mis dans la mémoire du mobile lors de
sa fabrication
le numéro d'abonné IMSI (International
Mobile Subscriber ldentity) se trouvant
dans la carte SIM (Subscriber ldentity
Module) de l’abonné